Тема 1 Периодическая система элементов. Строение атома

Для указанных в таблице 11 элементов составьте электронные и электронно-графические формулы. Укажите валентные электроны. Определите валентные возможности элемента и степени окисления. Напишите формулы возможных соединений этих элементов с кислородом. Укажите характер оксидов, уравнениями реакций докажите их важнейшие химические свойства.

Таблица 11 – Контрольные задания по теме 1

№ задачи	Элементы	№ задачи	Элементы
1	Ba, Zn	10	Sn, Co
2	Si, Cd	11	I, Ni
3	Al, Hg	12	Pb, Zn
4	Рb, Ti	13	Cl, Cd
5	Bi, Mn	14	N, Au
6	I, Fe	15	Ca, W
7	Te, Cu	16	Rb, Cu
8	Se, Ag	17	Sb, Mn
9	S, Au	18	Si, Ag

Пример выполнения задания

Галлий располагается в IV периоде (следовательно, у него 4 энергетических уровня), III группе (следовательно, сумма валентных электронов равна 3) главной подгруппе (следовательно, валентными являются s- и p-электроны внешнего энергетического уровня; на внешнем энергетическом уровне находится 3 электрона):

– распределение электронов по энергетическим уровням

Электронная формула: 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶ 4s²3d¹⁰4p¹ (табл. 4, с. 16)

валентные электроны: 4s²4p¹ – это р-элемент.

Электронно-графическая формула галлия:

Е – энергия, следовательно, приведенная схема является не только электронно-графической формулой, но и энергетической диаграммой;

n – главное квантовое число, которое совпадает с номером энергетического уровня

Определяем валентные возможности галия, для этого распишем валентные электроны атома по орбиталям в нормальном (н. с.) и возбужденном состоянии (в. с.).

В – валентность, которая совпадает с числом неспаренных электронов. н. с., степень окисления равна +1, валентность равна 1.

У галлия на внешнем энергетическом уровне есть свободные 4р- орбитали, поэтому один электрон с 4s-орбитали при возбуждении перейдет на свободную 4р-орбиталь:

* – возбужденное состояние.

в. с., степень окисления – +3.

Галлий имеет три валентных электрона на s- и р-орбитали внешнего энергетического уровня. В невозбужденном состоянии неспарен только р-электрон. Соответственно в соединениях эти элементы могут проявлять степень окисления +1. Однако, для элементов IIIA-группы более характерна степень окисления +3. это обусловлено тем, что переход электронов с s- на р-подуровень требует не очень большой затраты энергии (возбужденное состояние). Затраты полностью компенсируются при образовании дополнительных химических связей.

Оксид Ga₂О₃ и гидроксид Ga(ОН)₃ амфотерны.

Ga₂О₃ – амфотерный оксид, основная и кислотная функции проявляются примерно в одинаковой степени.

Ga₂О₃ + 6HCl  GaCl₃ + 3H₂О

Ga₂О₃ + 6NaOH + 3H₂О  2Na₃[Ga(OH)₆]

Производные Ga⁺¹ неустойчивы и являются сильными восстановителями.

Скандий располагается в IV периоде (следовательно, у него 4 энергетических уровня), III группе (следовательно, сумма валентных электронов равна 3) побочной подгруппе (следовательно, валентными являются s-электроны внешнего энергетического уровня и d-электроны предвнешнего энергетического уровня; на внешнем энергетическом уровне находится 2 электрона).

– распределение электронов по энергетическим уровням

Электронная формула: 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶ 4s²3d¹.

валентные электроны: 4s²3d¹ – это d-элемент.

Электронно-графическая формула скандия:

Определяем валентные возможности скандия, для этого распишем валентные электроны атома по орбиталям в нормальном (н. с.) и возбужденном состоянии (в. с.).

н. с., степень окисления равна +1, валентность равна 1.

У скандия на внешнем энергетическом уровне есть свободные 4р- орбитали, поэтому один электрон с 4s-орбитали при возбуждении перейдет на свободную 4р-орбиталь; электрон с 3 энергетического уровня перейти на 4 энергетический уровень не может:

* – возбужденное состояние.

в. с., степень окисления – +3.

Для скандия характерна только степень окисления +3.

Соединение с кислородом: – амфотерный оксид (по химическим свойствам напоминает Al₂O₃).

Sc₂O₃ + 6HCl  2ScCl₃ + 3H₂O

Sc₂O₃ + 2NaOH  NaScO₂ + H₂O

метаскандинат

натрия